CN204747103U - 一种高频颤振冷挤压模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高频颤振冷挤压模具，包括成型机构和颤振发生机构；颤振发生机构由两个独立的颤振发生器组成，所述的颤振发生器包括:缸筒底座、缸筒、活塞、活塞杆、缸筒顶盖。所述的缸筒与所述的缸筒底座与所述的缸筒顶盖通过焊接方式连接，所述的活塞杆与所述的活塞上端靠轴肩定位，所述的活塞杆与所述的活塞下端通过焊接连接在一起。所述的缸筒底座通过螺栓连接在下模座上，所述的缸筒顶盖与下模板连接，所述的两个颤振发生器位于同一直线上，对称布置；本实用新型结构简单紧凑，生产成本低，能提供两种不同的颤振施加方式，且振动输出力大、频率和幅值可控，在完成“难成形零件”振动挤压的同时，并能保证其尺寸精度。

Description

一种高频颤振冷挤压模具

技术领域

本实用新型涉及一种振动挤压模具，尤其涉及一种高频颤振冷挤压模具。

背景技术

冷挤压是在不破坏金属的前提下使金属体积作出塑性转移，达到少无切屑或无切削而使金属成形，相比于传统的机械加工方式，冷挤压具有材料消耗少、生产效率高，力学性能优越，可成形复杂形状零件等优点。随着汽车制造业的飞速发展，对高精度、形状复杂的汽车零部件需求量越来越大，特别是一些机加工比较困难、加工成本较高的零件，如圆柱直齿轮、圆柱螺旋齿轮和花键轴等，也要求直接通过冷挤压成形方式实现；然而，在冷挤压此类零件时，由于其本身形状较为复杂，材料在室温下流动应力又较高，同时模具与坯料之间的摩擦力也阻碍着金属坯料的流动，导致齿形充填不饱满以及最后阶段的挤压力过高，使得对压力机的吨位以及模具寿命等要求更加严苛。

为了降低摩擦力和变形抗力，人们尝试着在金属塑性成形中引入振动，也就是对被成形坯料或者模具施加一定频率和振幅的轴向振动，在振动中使材料产生塑性变形。国内外学者对此做过大量研究，发现振动塑性加工能大幅度降低成形过程中的变形抗力并附带其他对产品有利的影响,如降低材料的流动应力，减少模具与工件间的摩擦力以及获得更好的表面质量和更高的尺寸精度等。因此这一技术所蕴含的经济价值是显而易见的。

目前，振动激励的主要形式有：功率超声、机械式、电磁式、液压式等，其中功率超声应用最广泛。然而功率超声具有输出功率有限，通常为1～2kW，因此产生的激振力小，不适合冷挤压加工；机械式激振结构简单，输出激振力大，但上限频率低，振幅和频率调节困难；电磁式激振装置能产生复杂的振动波形，同时受到固有磁饱和限制，不易获得较大激振力，加之设备结构复杂，振幅有限和需要额外的冷却装置。因此，上述几种装置均不适用于“难成形零件”的振动挤压。

基于液压驱动的振动方式能提供足够大的激振力，其中一种形式是通过油液压力迫使颤振缸顶板发生弹性变形来实现振动，但由于金属的弹性变形量无法精确控制，导致振动的振幅无法预测和控制，且振动方向单一，这对于冷挤压振动加工的实际研究和应用造成一定的阻碍和限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服已有的冷挤压用颤振挤压模具振幅及频率无法预测和控制，且振动方式单一的缺陷，提供了一种频率、幅值、施振时间以及施振时机可控，能提供多种颤振方式的高频颤振冷挤压模具。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种高频颤振冷挤压模具，包括成型机构和颤振发生机构；

所述成型机构包括上模板、凸模法兰连接块、凸模固定块、凸模、凹模、下凸模、凹模固定块、凹模座、凹模法兰连接块、下模板、下模座、顶料片和顶料杆，所述凸模安装在所述凸模固定块内，所述凸模固定块通过螺栓与正上方的凸模法兰连接块和上模板连接；所述凹模安装在所述凸模正下方的凹模固定块内，所述凹模与正下方的所述凹模座接触，所述凹模座与正下方的凹模法兰连接块接触，所述凹模固定块通过螺栓与正下方的凹模法兰连接块和下模板连接；所述顶料片为截面为圆弧形的长条，所述顶料片安装在下凸模和凹模座的通孔内，所述顶料杆安装在凹模法兰连接块和下模板的中心孔内，所述顶料杆的上端与所述顶料片连接；

所述颤振发生机构包括左颤振发生器和右颤振发生器，所述左颤振发生器和右颤振发生器均包括缸筒底座、缸筒、活塞、活塞杆和缸筒顶盖，所述缸筒底座和缸筒顶盖焊接在缸筒的上下两端，所述活塞杆与活塞的上端靠轴肩定位，所述活塞杆与活塞的下端通过焊接固定；所述缸筒底座通过螺栓固定在下模座上，所述缸筒顶盖连接下模板，所述左颤振发生器和右颤振发生器对称分布在所述顶料杆的左右两侧。

进一步，所述活塞杆与缸筒顶盖之间均采用防尘圈、组合密封圈和支撑环结构进行密封。采用该方式实现了动密封，当然，也可以采用其他密封方式。

更进一步，左颤振发生器和右颤振发生器采用同一高频阀控制，但控制油路相反。施加颤振信号后，颤振发生器带动上述下模板沿模具对称轴做微幅摆动，由于上述下模部分固定在下模板上，故下模也随之微幅高频摆动。

再进一步，左颤振发生器和右颤振发生器采用同一高频阀控制，且控制油路相同。施加颤振信号后，颤振发生器带动上述下模板沿轴向作微幅高频颤振，由于上述下模部分固定在下模板上，故下模也随之微幅高频颤振。

本实用新型的技术构思为：以右颤振发生器为例，油液从缸筒侧面两油口进入并充满缸筒油腔，由于活塞与缸筒，以及活塞与活塞杆之间的密封，缸筒油腔被活塞隔离成上下两部分，并分别通过上下油口与液压控制阀连通；通过对液压控制阀输入指定参数的振动信号，可调控缸筒上下油腔内的油液压力，活塞与活塞杆在上下油腔压力差的作用下，在缸筒内进行微幅的往复运动，带动下模板微幅振动，一种控制方法为两个颤振发生器的控制油路方向相同，则下模板作轴向微幅颤振；另一种控制思路为两个颤振发生器的控制油路方向相反，则下模板沿模具轴线作微幅摆动，由于下模部分固定在下模板上，故下模部分随下模板运动，实现颤振挤压。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型结构简单紧凑，生产成本低，只需在原有设备上添加颤振发生机构即可，除高频阀外其它元件的性能要求都不高，因此，电液颤振系统与其它振动装备相比具有价格优势；本实用新型振动方式多样。本实用新型能够提供两种不同的颤振方向，一种为传统的轴向振动，一种为沿对称轴高频摆动；本实用新型的颤振频率、幅值可控；本实用新型采用的高频颤振发生器结构简单，在保证输出力足够的同时，振动频率和幅值可精确控制。

附图说明

图1是本实用新型一种高频颤振冷挤压模具的结构示意图；

图2是左颤振发生器的结构示意图；

图3是颤振发生器活塞杆与缸筒顶板密封示意图；

图4是颤振发生器活塞密封示意图；

图5是下模摆动颤振发生机构控制示意图；

图6是下模轴向颤振颤振发生机构控制示意图。

图中，1-上模板，2-凸模法兰连接块，3-凸模固定块，4-凸模，5-凹模，6-凹模固定块，7-下凸模，8-凹模座，9-凹模法兰连接块，10-下模板，11-颤振发生器，12-下模座，13-顶料杆，14-顶料片，15-毛坯，16-活塞杆，17-缸筒顶盖，18-缸筒，19-活塞，20-缸筒底座，21-防尘圈，22-组合密封圈，23-支撑环，24-支撑环。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

参照图1～图6，一种高频颤振冷挤压模具，包括成型机构和颤振机构，成型机构包括上模板1、凸模法兰连接块2、凸模固定块3、凸模4、凹模5、下凸模7、凹模固定块6、凹模座8、凹模法兰连接块9、下模板10、顶料片14、顶料杆13，凸模4安装在凸模固定块3内，凸模固定块3通过螺栓与正上方凸模法兰连接块2和上模板1连接，位于凸模4正下方的凹模5安装在凹模固定块6内，凹模5与正下方的凹模座8接触，凹模座8与正下方的凹模法兰连接块9接触，凹模固定块6、凹模法兰连接块9与下模板10通过螺栓连接。顶料片14为截面圆弧形的长条，安装在下凸模4和凹模座8的空孔内，顶料杆13安装在凹模法兰连接块9、下模板10中心孔内，顶料杆13的上端与顶料片14接触。

颤振发生机构由两个具有相同结构的左颤振发生器和右颤振发生器组成，左颤振发生器和右颤振发生器均包括缸筒底座20、缸筒18、活塞19、活塞杆16、缸筒顶盖17。缸筒18与缸筒底座20与缸筒顶盖17通过焊接方式连接，活塞杆16与活塞19上端靠轴肩定位，下端通过焊接连接在一起。缸筒底座20通过螺栓连接在下模座12上，缸筒顶盖17与下模板10连接，两个颤振发生器位于同一直线上，对称布置。

进一步，活塞杆16与缸筒顶盖17之间的密封采用防尘圈21、组合密封圈22和支撑环23结构实现，活塞19与缸筒18之间采用支撑环24和组合密封圈22结构实现。

如图5为一种颤振发生机构的控制示意图，左右两个颤振发生器采用同一高频阀控制仪保证同步运动，但两个颤振发生器的控制油路相反，能带动下模板沿模具轴线方向微幅摆动

如图6为另一种颤振发生机构的控制示意图，左右两个颤振发生器的控制油路方向相同，能带动下模板沿轴线方向微幅上下振动。

工作原理：以右颤振发生器11为例，油液从缸筒18侧面两油口p1和p2进入并充满缸筒18油腔，由于活塞19与缸筒18，以及活塞19与活塞杆16之间的密封，缸筒18油腔被活塞19隔离成上下两部分，并分别通过上下油口与液压控制阀连通；通过对液压控制阀输入指定参数的振动信号，可调控缸筒上下油腔内的油液压力，活塞19与活塞杆16在上下油腔压力差的作用下，在缸筒内进行微幅的往复运动，带动下模板10微幅振动，一种控制方法为两个颤振发生器11的控制油路方向相同，则下模板10作轴向微幅颤振；另一种控制思路为两个颤振发生器的控制油路方向相反，则下模板沿模具轴线作微幅摆动，由于下模部分固定在下模板10上，故下模部分随下模板运动，实现颤振挤压。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种高频颤振冷挤压模具，其特征在于：包括成型机构和颤振发生机构；所所述的成型机构包括上模板、凸模法兰连接块、凸模固定块、凸模、凹模、下凸模、凹模固定块、凹模座、凹模法兰连接块、下模板、顶料片、顶料杆，所述的凸模安装在所述的凸模固定块内，所述的凸模固定块通过螺栓与正上方所述的凸模法兰连接块和上模板连接，位于凸模正下方的所述凹模安装在凹模固定块内，所述的凹模与正下方的所述凹模座接触，所述的凹模座与正下方的所述凹模法兰连接块接触，所述的凹模固定块、凹模法兰连接块与所述的下模板通过螺栓连接；所述的顶料片为截面圆弧形的长条，安装在上述的下凸模和上述的凹模座的空孔内，所述的顶料杆安装在上述的凹模法兰连接块、下模板中心孔内，所述的顶料杆的上端与所述的顶料片接触；

所述的颤振发生机构由两个独立的颤振发生器组成，所述的颤振发生器包括:缸筒底座、缸筒、活塞、活塞杆、缸筒顶盖；所述的缸筒与所述的缸筒底座与所述的缸筒顶盖通过焊接方式连接，所述的活塞杆与所述的活塞上端靠轴肩定位，所述的活塞杆与所述的活塞下端通过焊接连接在一起；所述的缸筒底座通过螺栓连接在下模座上，所述的缸筒顶盖与下模板连接，所述的两个颤振发生器位于同一直线上，对称布置。

2.根据权利要求1所述的一种高频颤振冷挤压模具，其特征在于：所述活塞杆与缸筒顶盖之间均采用防尘圈、组合密封和支撑环结构。

3.根据权利要求1所述的一种高频颤振冷挤压模具，其特征在于：两个颤振发生器采用同一高频阀控制，但控制油路相反；施加颤振信号后，颤振发生器带动上述下模板沿模具对称轴做微幅摆动，由于上述下模部分固定在下模板上，故下模也随之微幅高频摆动。

4.根据权利要求1所述的一种高频颤振冷挤压模具，其特征在于：两个颤振发生器采用同一高频阀控制，且控制油路相同；施加颤振信号后，颤振发生器带动上述下模板沿轴向作微幅高频颤振，由于上述下模部分固定在下模板上，故下模也随之微幅高频颤振。